上海电气智能制造实施进展

上海电气集团自动化工程有限公司 上海 201615

1 上海电气概况

上海电气集团是我国最大的能源装备、工业装备制造企业集团之一,是先进制造业、战略新兴产业的代表性企业,也是当前国内同行业中规模、经济效益排在前列的企业。在过去60多年的发展历程中,上海电气有许多辉煌业绩,创造了多项上海乃至全国第一的记录。上海电气的主导产业聚焦能源装备、工业装备、集成服务三大领域。当前,上海电气正处于非常重要的发展关键时期,致力于实现三个转型:传统能源装备向高效清洁能源装备转型,传统制造向智能制造转型,单一制造向制造+服务模式转型。在工业装备领域,上海电气积极推进向智能制造转型,实现高端装备业的自动化、数字化、智能化。

2 实施智能制造的能力与基础

上海电气与智能制造相关的装备和系统主要有四个领域:① 智能系统,包括智能单元、柔性生产线、无人化工厂、智能物流系统等;② 智能装备,包括特种机器人、服务机器人、智能机床、智能电梯、智能压缩机等;③ 智能基础部件,包括伺服系统、智能控制器、智能测控部件等;④ 自动化系统,包括节能自动化、环保自动化、过程自动化、自动化智能交通等。这些装备和系统组成了智能制造的基础,可以组建面向不同行业的智能制造整体解决方案。上海电气智能制造构架如图1所示。

图1 上海电气智能制造构架

上海电气旗下上海发那科公司着力于推进由单机器人自动化应用到柔性自动化生产线应用的转变,以及由智能机器人柔性自动化生产线应用到无人化工厂应用的转变,实现由点到线、由线到面的转变,使发那科机器人及自动化系统广泛服务于汽车整车、汽车零部件、消费电子品、电子仪表、医药、金属加工、重工、机床加工、食品包装等各个领域,满足焊接、打磨、抛光、涂胶、测量、搬运、码垛、上下料等不同场合的需要。

上海电气自动化集团是上海市智能制造产业协会的发起单位之一,是上海电气核心产业的重要组成部分,是集团长期以来列入重点发展、加以支持扶植的新兴产业,也是上海电气推进智能制造的重要实施单位。自动化集团下属多家企业与智能制造密切相关:上海电气自动化设计研究所有限公司是国内专业从事自动化系统设计、集成、产品开发、电气自动化工程承包和技术咨询等工作的多专业企业;上海开通数控有限公司是国内最早从事数控系统和交流伺服驱动系统开发、生产的单位之一,是国内少数几家掌握数控系统和伺服系统核心技术的企业之一;上海探真激光技术有限公司致力于金属三维打印机设备的研发、制造、销售、技术服务,以及面向行业应用的专业金属三维打印服务。

2016年,上海电气全资收购德国宝尔捷自动化公司,并参股德国曼兹公司。宝尔捷是一家全球领先的航空航天装备制造领域设备和解决方案供应商,主要产品包括自动钻铆紧固设备、自动化装配生产线和工装夹具、自动传输设备、复合材料部件加工设备等,业务覆盖航空航天装备结构制造的全价值链。曼兹是德国的一家高科技工程、装备制造集成公司,主要业务是为消费电子、太阳能和储能领域提供激光划线、真空镀膜、电极印制、化学湿制程、自动化、检测等方面的智能设备、生产线,以及整体解决方案。

2018年,上海电气成立了数字科技有限公司,启动了集团互联网平台的建设,计划将风云平台升级成为集团工业互联网平台。平台存在大量的共性技术,如设备连接,数据采集、传输和存储,数据安全等,保证集团有限资源的集中投入,快速支撑产业需求。平台可以在三个层面创造价值:① 在企业层面缩短交货期,应用智能设计、智能制造来提高生产的柔性,达到快速满足用户个性化需求的能力;② 在客户层面创造新的价值,提供智能化的产品和服务;③ 在行业层面扩大影响力,创新商业模式,形成工业互联网生态。

3 智能制造实践

在智能制造项目实施方面,上海电气有很多成功案例。上海电气通过不断探索,建立了适合企业自身发展需要的智能制造工厂和车间,各产业板块都在努力推进从传统制造向智能制造的转型。

上海电气旗下海立集团的智能制造项目列入了国家智能制造专项,旨在突破空调压缩机智能柔性装配工艺关键技术,打造国内首创的空调压缩机智能柔性生产线,形成具有规模化生产能力的空调压缩机示范基地,改变空调压缩机的传统生产模式,满足上海制造行业转型发展的需求。项目分三部分实施:① 调整现有生产线布局,实现机器人智能柔性化压缩机装配模式;② 配合装配线智能化改造,对现有的压缩机手工装配专用机具进行升级更新;③ 提升生产线的信息化、数字化管理水平。海立空调压缩机钣金自动化生产线如图2所示。

上海电气旗下三菱电梯在研发方面已经实现设计仿真工艺的数字化,在生产方面通过制造执行系统打通生产设备的连接。经过多年的发展,三菱电梯建立了适用对象包括电梯轿厢壁、轿门、厅门在内的整套电梯智能化制造单元,由后门板四角点焊及搬运机器人、电梯下梁框架焊接及搬运机器人、厚板折弯机器人工作站、桁架机器人焊接工作站、曳引轮钻孔自动上下料工作站、安全钳下梁弧焊机器人工作站、电梯曳引机立卧两用加工中心、卧式加工中心柔性制造系统、电梯电气控制用印板制造车间等组成。三菱电梯焊接及搬运机器人如图3所示。

图2 海立空调压缩机钣金自动化生产线

上海电站设备有限公司在临港建立了数字化工厂,主要生产大型电站主机设备,是上海电气与西门子合资的企业,也是上海电气8+1世界级工厂建设的企业之一。作为工业和信息化部两化融合的示范基地,临港数字化工厂从成立之初就采用国际化管理理念和先进加工设备,以数字化手段、精益化生产、精细化管理为指引,向世界级企业的目标稳步前进。临港数字化工厂的信息系统如图4所示。

图3 三菱电梯焊接及搬运机器人

图4 临港数字化工厂信息系统

上海发电机厂承担的大型汽轮发电机智能工厂项目被列入工业和信息化部的智能制造试点示范专项,这一项目聚焦三大板块、十大技术攻关,包括关键工艺智能化、智能检测技术开发、机器人岗位替代等。目前,十大技术攻关进展顺利,其中,定子铁心自动叠装系统如图5所示,主要包括工业机器人、机器人控制器、手爪系统、叠装工作台、堆料小车、废料堆放台、安全围栏等。未来,随着上海发电机厂更多新产品的推出和产能的进一步扩大,工厂内将会安装更多的自动叠装系统来满足生产需求。

图5 定子铁心自动叠装系统

4 发展智能制造的新模式与新机制

上海电气作为上海制造品牌的代言人,致力于以智能制造为特征的战略新兴产业。上海电气内部丰富的工业门类为自动化产业的能力积累和提升创造了先天优势,以高质量的制造产业为用户创造更多的经济效益和更大的全生命周期价值。2018年,上海电气发布了集团智能制造三年行动计划,制定了示范带动应用、应用带动集成、集成带动装备的路线图,聚焦智能工厂、智能运维、工业互联网三大应用场景,形成对外输出能力。目前,上海电气在长三角地区推进智能制造业务,取得了良好效果。

4.1 建立新组织架构

自动化集团作为上海电气发展智能制造业务的核心产业板块,以产品为基础,以技术集成为方向,以提供系统解决方案为商业模式,重点打造智能交通、航空航天、新能源、3C电子、汽车零部件、汽车动力总成、白色家电等领域的智能制造整体解决方案。根据上海电气智能制造业务整体布局和转型发展需要,2019年,自动化集团建立了新的组织架构。第一,组建成立了上海电气集团自动化工程有限公司,作为上海电气智能制造业务的重要承接平台和实施主体,联合上海电气内部与智能制造相关的兄弟企业,为上海电气外部用户的自动化、数字化、智能化升级提供更加完整的智能企业解决方案。第二,上海机床厂、上海沃迪智能装备公司划转至上海电气自动化集团管理,以进一步推进上海电气智能制造领域资源整合,加快提升系统集成能力。其中,上海机床厂在非标专机设备方面具有十分丰富的经验,上海沃迪智能装备公司专注于食品果蔬加工智能装备和工业机器人的研发与制造。第三,收购昂华(上海)自动化工程股份有限公司,这是一家专注于提供工厂自动化解决方案的高新技术企业,以汽车动力总成自动化生产系统集成业务起家,目前已成为新能源动力电池、电控、电机系统,以及碳纤维车身部件国内领先的自动化生产系统集成企业。昂华的加入,将进一步扩大上海电气智能制造的业务范围。

4.2 明确新发展线路图

根据上海电气制定的集团智能制造三年行动计划,以及以示范带动应用、应用带动集成、集成带动装备的路线图,自动化集团确定了三个阶段推进的计划。第一阶段为2018年至2019年,为示范应用阶段,选择典型场景试点,集各方优势能力,打造示范项目,并进行推广应用,将核心经验能力模块化,打造核心团队。第二阶段为2019年至2020年,为集成带动阶段,并购合适集成商,形成对外输出智能制造解决方案的能力,并通过集成,拓展市场渠道,带动智能装备的销售。第三阶段为2020年至2022年,为生态打造阶段,以集成和装备为基础,形成工业互联网生态,形成创新链、产业链、价值链的良性互动。

4.3 形成新核心能力

自动化集团的整体定位是国内领先的自动化设备及智能制造系统解决方案提供商,通过联合上海电气内外部优质资源,建设若干个高端智能制造示范项目,提升整体业务水平,形成对外输出能力,为上海电气智能制造业务提供项目承接、产线集成、总体方案制定,形成航空装配、新能源、食品加工、3C电子、汽车零部件、汽车动力总成、白色家电等领域的智能制造整体解决方案。

4.4 突破卡脖子技术

上海电气全资收购的德国宝尔捷公司在航空装备领域拥有先进的装备产品技术和系统集成技术,与中国市场对接将产生良好的溢出效应,并在一些卡脖子技术方面形成突破。定位器是飞机装配生产线中的核心装备,实现数字化定位器的国产化,制订本地化制造、本地化设计和本地化研发的分步实施计划,结合C929客机项目逐步推进定位器的本地化设计与制造工作。与宝尔捷合作开发复合材料三维自动铺丝机,实现复合材料装备技术的国产化,拓展自动铺丝机在航空航天、汽车等领域的应用。引进宝尔捷全球领先的钻铆装备、高精度高刚度机器人等技术与产品,通过消化吸收,突破原有的技术瓶颈。

5 结束语

装备制造业是制造业的核心和支柱,高度发达的装备制造业是实现工业智能化的必要条件,也是一个国家技术水平和综合国力的集中体现。以智能制造带动装备制造业智能化升级,再以装备制造业智能改造推动智能制造在全行业普及,可以更好地实现制造强国梦。当前,上海电气正处在重要期、关键期、转折期,只有敢于去打破思维定势,敢于积极采取行动,才能在新一轮工业革命的浪潮中有机会抓住机遇,打造出属于上海电气的工业智能,实现战略跨越,完成三步走的战略目标。在实施智能制造的过程中,上海电气正在运用各种先进制造理念和手段持续改进,同时也不断为中国制造注入各种先进元素。